CH643179A5 - Dispositif d'injection de matieres plastiques ou elastomeres. - Google Patents
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Description
La présente invention est relative à un dispositif d'injection de matières plastiques ou élastomères. Ce dispositif est destiné en particulier à l'injection de matières plastiques chargées telles que des matières thermodurcïssables chargées de fibres de verre.
Dans les dispositifs d'injection connus, la matière est amenée par un dispositif d'alimentation, généralement en forme de trémie, à une vis située dans un fourreau fixe où elle est malaxée puis injectée dans un moule par déplacement de cette vis dans le fourreau fixe. Pour éviter que, au cours de la phase d'injection, la matière malaxée ne remonte dans la vis, celle-ci porte, à son extrémité, un dispositif formant clapet, ce clapet se fermant automatiquement lors de l'injection. Ce dispositif formant clapet présente l'inconvénient, lors du malaxage de la matière par la vis, d'obliger la matière à suivre un parcours sinueux, ce qui provoque une destruction des propriétés de la matière et, en particulier, une cassure des fibres de verre, de sorte que la pièce moulée obtenue par l'injection de cette matière a des propriétés mécaniques limitées.
Dans d'autres dispositifs connus, il est remédié à cet inconvénient en utilisant une vis placée dans un fourreau mobile, portant le dispositif d'alimentation en matière et monté coulissant dans un fourreau fixe. Ce fourreau mobile, qui fait office de piston d'injection dans le fourreau fixe, forme avec celui-ci une chambre à volume variable destinée à recevoir la matière à injecter. Lors de la phase d'injection, ce fourreau mobile, qui fait aussi office de clapet avec l'extrémité de la vis, évite la remontée de la matière dans la vis.
Ces derniers dispositifs, bien que supprimant la destruction de la matière, ont également de graves inconvénients. En effet, comme le fourreau fixe est solidaire du moule, la matière malaxée contenue dans ce fourreau fixe avant injection est soumise à l'influence de la température du moule. C'est ainsi que, d'une part, dans le cas d'injection de matières thermoplastiques, le moule étant refroidi, le fourreau fixe est refroidi au contact du moule de sorte que la matière se durcit et vient boucher l'orifice d'injection et, d'autre part, dans le cas d'injection de matières thermodurcissables, le moule étant chauffé pour assurer la polymérisation de la matière, le fourreau fixe est également chauffé, de sorte que la matière commence à polyméri-ser dans le fourreau avant d'être injectée.
Dans ces dispositifs connus, la matière peut être profondément altérée lorsqu'elle est amenée dans la chambre à volume variable par la vis de malaxage, et ce, notamment, lorsque celle-ci est alimentée directement en matière par son propre poids. En effet, il se produit un cisaillement de cette matière entre les filets de la vis et la paroi interne du fourreau mobile. Lorsque la matière est une matière chargée par des fibres, des fibres de verre par exemple, ce cisaillement est néfaste puisqu'il peut provoquer des cassures des fibres. Dans d'autres dispositifs d'injection, il est connu d'assurer une alimentation forcée en matière par un dispositif d'alimentation à vis d'Archimède. Un tel dispositif permet uniquement que la vis de malaxage soit alimentée de manière continue par la matière, mais n'assure pas une diminution du cisaillement de cette matière dans la vis. Dans le cas où le dispositif d'injection ne possède pas de vis de malaxage, ce dispositif d'alimentation à vis d'Archimède ne permet pas de remplir la chambre à volume variable.
La présente invention a pour but de remédier à ces inconvénients et a pour objet un dispositif d'injection de matières plastiques ou élastomères comportant un fourreau fixe, un fourreau mobile coulissant intérieurement dans le fourreau fixe et délimitant avec lui une chambre à volume variable, un dispositif d'alimentation en matière portée par le fourreau mobile et débouchant à l'intérieur de celui-ci, un clapet d'ouverture et de fermeture d'un orifice de mise en communication de l'intérieur du fourreau mobile et de la chambre à volume variable, et des moyens d'actionnement du fourreau mobile pour l'injection de la matière dans un moule, caractérisé en ce que des moyens de solidarisation relient le fourreau fixe aux moyens d'actionnement, l'ensemble du dispositif d'injection pouvant être déplacé par rapport au moule.
Grâce à cette disposition, le fourreau fixe n'étant plus lié au moule, il est possible d'éloigner du moule le dispositif d'injection pendant la période de malaxage de la matière et de n'amener ce dispositif au contact du moule qu'au moment de l'injection de cette matière dans le moule.
Le dispositif d'alimentation peut se composer d'une cuve débouj
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chant dans le fourreau mobile et portant un dispositif de compression de la matière dans la cuve.
Grâce à ce dispositif de compression du dispositif d'alimentation, il est ainsi possible d'alimenter en matière la chambre à volume variable soit directement sans l'utilisation d'une vis de malaxage,
soit en utilisant une vis dans laquelle la matière est soumise à un minimum de cisaillement, de manière que la matière injectée conserve ses propriétés et, en particulier, que les fibres ne soient pas cassées.
Le dispositif de compression peut être formé d'une plaque de compression mue par un vérin porté par la cuve et être escamotable, la plaque de compression mue par un vérin étant solidaire d'un plateau coulissant dans des guides portés par la cuve. Ainsi, le dispositif de compression comprime'la matière par sa plaque dans la cuve, mais peut être éloigné de la cuve pour permettre son chargement par la matière à injecter.
Les caractéristiques et avantages apparaîtront au cours de la description qui va suivre.
Aux dessins annexés, donnés uniquement à titre d'exemples: la fig. 1 est une vue schématique en coupe d'un dispositif d'injection selon l'invention, en position de fin d'injection de la matière;
la fig. 2 est une vue schématique en coupe du dispositif d'injection en position de malaxage de la matière;
la fig. 3 est une vue schématique partielle en coupe, à plus grande échelle que celle de la fig. 1, du dispositif d'injection en position de fin d'injection de la matière;
la fig. 4 est une vue schématique partielle en coupe, à plus grande échelle que celle de la fig. 2, du dispositif selon l'invention en position de malaxage de la matière;
la fig. 5 est une vue schématique du dispositif d'alimentation du dispositif d'injection;
la fig. 6 est une vue schématique en coupe, selon la ligne 6-6 de la fig. 5;
la fig. 7 est une vue schématique en coupe d'une variante de dispositif d'injection selon l'invention;
la fig. 8 est une vue schématique en coupe partielle d'une variante du dispositif d'alimentation d'un dispositif d'injection selon l'invention.
Suivant l'exemple représenté aux fig. 1 à 6, un dispositif d'injection de matière dans un moule M est solidaire d'un bâti B pour l'obtention de pièces en matières plastiques chargées, en particulier de fibres de verre.
Sur ce même bâti B est monté coulissant, sous l'action d'un vérin V, un dispositif d'injection I selon la présente invention. Ce dispositif d'injection I se compose:
— d'une semelle 1 coulissant sur le bâti B sous l'action du vérin V et portant deux plateaux parallèles, le premier 2 et le second 3, reliés entre eux par quatre colonnes 4 parallèles entre elles;
— d'un dispositif d'injection formé d'un cylindre ou fourreau fixe 5 solidaire du premier plateau 2 par deux plaques planes parallèles 6 formant moyens de solidarisation et situées de part et d'autre d'un second cylindre ou fourreau mobile 7, coulissant dans le fourreau fixe 5 et dans le premier plateau 2, et portant une cuve ou trémie 8 d'alimentation en matières plastiques; à l'intérieur du fourreau 7 est montée coulissante une vis de malaxage 9; le fourreau 5 est muni, à son extrémité, du côté du moule M, d'une buse, ou orifice de sortie, 10 pourvue d'un robinet de sectionnement 11 ; le fourreau mobile 7 comporte à son extrémité une buse 12 de forme générale conique destinée à coopérer avec l'extrémité conique 13 de la vis de malaxage 9 pour former clapet;
— des moyens d'actionnement du dispositif d'injection constitués par un vérin d'actionnement 14, à un fond formé par le second plateau 3 et un cylindre 15 et à piston 16; le piston 16 porte, à son extrémité opposée à la vis 9, un moteur électrique ou hydraulique 17 qui entraîne la vis 9 en rotation par l'intermédiaire d'une tige 18,
libre en rotation à l'intérieur du piston 16, mais solidaire en translation par l'intermédiaire d'une tige 19 s'appuyant, d'une part, sur le piston 16 et, d'autre part, sur une plaque-butée 20 solidaire du piston 16; l'extrémité du fourreau mobile 7 opposée à la buse est formée d'une plaque-collet 21, parallèle à la plaque-butée 20, et dont elle est solidaire par deux vérins 22 diamétralement opposés à un cylindre 23 solidaire de la plaque-collet 21 et à un piston 24 solidaire de la plaque-butée 20;
— d'un dispositif d'alimentation en matière, tel que plus particulièrement représenté aux fig. 5 et 6, formé de la cuve ou trémie 8 à section allongée et de largeur sensiblement égale au diamètre du fourreau mobile 7 qui la porte et dans laquelle elle débouche; cette cuve 8 porte un dispositif escamotable de compression de la matière formé d'une plaque 35 de compression, horizontale, de dimensions légèrement inférieures aux dimensions internes de la cuve, de manière à coulisser dans celle-ci, un joint 36 d'étanchéité à lèvre fixée au pourtour de la plaque étant destiné à s'appuyer sur les parois internes de cette cuve 8 ; la plaque 35 de compression est solidaire de la tige 37 d'un vérin 38 vertical traversant un plateau 39 portant le vérin 38 et coulissant dans deux guides horizontaux parallèles 40 portés par la cuve 8 et dépassant celle-ci d'une longueur au moins égale à la longueur de la cuve; le plateau coulissant 39 est situé au-dessus des parois de la cuve d'une hauteur supérieure à l'épaisseur de la plaque de compression 35 et du joint d'étanchéité 36; ce plateau coulissant est mû par un vérin 41 porté par les guides horizontaux 40; deux guides 42, 43 solidaires de la plaque 35 traversent avec guidage le plateau 39; l'un, 42, des guides porte un doigt, ou butée, 44 destiné à coopérer avec un contacteur 45 porté par un bras 46 solidaire de la cuve.
Le dispositif d'injection selon l'invention fonctionne de la manière suivante:
Le vérin V étant en position telle que le dispositif d'injection I est éloigné du moule M, d'une part, et le piston 16 étant en position avancée contre le second plateau 3 et les vérins 22 étant non alimentés, d'autre part, la vis 9 et le fourreau mobile 7 sous l'action de la plaque-collet 21 sont en position avancée contre la buse 10 du fourreau fixe 5. Le dispositif de compression est placé en position escamotée de la cuve 8 par relèvement de la plaque de compression 35 sous l'action de la tige 37 du vérin 38 et par coulissement, dans les guides 40, du plateau 39 sous l'action du vérin 41 (voir fig. 1 et 3).
On recule le piston 16 d'une longueur L de manière à ouvrir un canal de passage 25 entre l'extrémité conique 13 de la vis 9 et l'extrémité 12 du fourreau mobile 7. Ainsi, le piston 24 recule de cette même longueur L dans le cylindre 23 du vérin 22. On alimente alors les vérins 22.
On place la matière plastique thermodurcissable chargée de fibres à injecter dans la cuve ou trémie 8. Sous l'action du vérin 41, le plateau coulissant 39 coulisse dans ses guides 40 pour se placer au-dessus de la cuve 8 et ensuite, sous l'action du vérin 38, le plateau 35 vient comprimer la matière contenue dans la trémie 8, le joint d'étanchéité 36 à lèvre venant, sous l'effet de la matière, s'appuyer sur les parois internes de la cuve et la fermer hermétiquement. Le moteur 17 entraînant en rotation la vis 9, la matière sous l'effet de la compression du plateau 35 et de la vis 9 est poussée vers la chambre 26 délimitée par l'extrémité 12 du fourreau mobile 7 et le robinet de sectionnement 11 fermant l'orifice 10 du fourreau fixe 5. La matière, étant ainsi amenée sous pression dans la chambre 26, provoque un recul de l'ensemble fourreau mobile 7/vis 9 et piston 16 du vérin d'injection, les vérins 22 empêchant la fermeture du canal 25.
Lorsque la quantité de matière désirée pour une opération de moulage est contenue dans la chambre 26, l'entraînement en rotation de la vis 9 est arrêté, tandis que la pression exercée par le vérin 38 dans la trémie 8 est supprimée (voir fig. 2 et 4).
Sous l'action du vérin V, le dispositif d'injection I vient en appui sur le moule M. La phase d'injection peut alors commencer. Les vérins 22 n'étant plus alimentés sous l'action du vérin 14, la vis 9 est poussée vers le moule M, entraînant avec elle le fourreau mobile 7 sur lequel son extrémité vient en appui en fermant le canal 25. La vis 9 comprimant alors la matière contenue dans la chambre 26, le fourreau fixe étant solidaire par les plaques planes parallèles 6 des
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plateaux 2, 3 et du cylindre 15 et le robinet de sectionnement 11 étant ouvert, la matière de la chambre 26 est alors introduite dans le moule M jusqu'à ce que la buse 12 du fourreau mobile vienne au contact de l'extrémité du fourreau fixe.
L'injection de la matière étant terminée, l'ensemble du dispositif d'injection est éloigné du moule par le vérin V. Un nouveau cycle peut alors recommencer pour injecter une nouvelle pièce.
Lorsque la cuve ou trémie 8 est vide, la plaque de compression 35 étant en position proche de la vis, la butée 44, portée par le guide 42, vient appuyer sur le contacteur 45 assurant la commande de la remontée de cette plaque 35 dans la trémie. Ainsi, cette plaque 35 est remontée sous l'effet du vérin 38, puis le plateau escamotable 39 est écarté de la trémie sous l'action du vérin 41 pour permettre un nouveau chargement de la matière dans la trémie. Pendant cette opération de remontée et d'escamotage de la plaque de compression 35, la rotation de la vis 9 est arrêtée pour éviter le cisaillement de la matière qu'elle contient.
Grâce à l'invention, il est possible d'avoir un dispositif d'injection déplaçable par rapport au moule afin de limiter au maximum les temps de contact entre le moule M et le fourreau fixe 5. Cette limitation de contact permet d'éviter les transferts de chaleur et/ou de froid entre le moule et le dispositif d'injection. La chaleur pour l'injection des matières thermodurcissables, ou le froid dans le cas des matières thermoplastiques, crée dans la buse 10 et la chambre 26 du fourreau fixe 5 respectivement une polymérisation de la matière ou son durcissement par refroidissement. Ce déplacement du dispositif d'injection par rapport au moule est obtenu grâce à la solidarisation du fourreau fixe 5 au vérin d'injection 14 par les plaques parallèles 6.
L'invention permet également l'injection des matières plastiques, en particulier de matières thermodurcissables, chargées de fibres de verre ou autres fibres, car le canal de passage 25 de longueur L formant clapet permet le passage de ces matières sans occasionner de cassures de ces fibres. De plus, la matière est amenée entre la vis et le fourreau mobile avec une pression telle qu'elle a un temps de séjour relativement court dans cette zone de malaxage. Ainsi, le cisaillement de la matière est très limité et n'entraîne pas de cassures des fibres qu'elle contient. Les pièces injectées obtenues par cette matière sont ainsi d'une résistance mécanique élevée. Ce cisaillement de la matière est réduit car, sous l'action de la pression du dispositif d'alimentation, la matière avance d'un filet à chaque tour de la vis.
Un autre avantage de l'invention est que, comme le fourreau mobile 7 ne se déplace que d'une faible longueur par rapport à la vis, la matière introduite par la trémie 8 est malaxée sur une longueur quasiment constante ne dépendant pas de la longueur de la chambre 26. La matière est ainsi toujours correctement traitée.
Lors de l'injection, comme la vis 9 assure le déplacement du fourreau mobile par son extrémité 13, les vérins 22 n'ont pas besoin de transmettre l'effort élevé d'injection, mais uniquement le maintien de l'effort de séparation du fourreau mobile 7 et de la vis 9. Cela est s possible car les vérins 22, étant solidaires d'une part du fourreau mobile et d'autre part du piston d'injection 16, peuvent assurer le positionnement relatif fourreau mobile/vis.
Les plaques 6 de solidarisation du fourreau fixe 5 aux moyens d'actionnement de la vis étant situées de part et d'autre de la io trémie 8, il est possible d'utiliser une trémie d'alimentation de grandes dimensions afin de faciliter l'alimentation en matières plastiques chargées par des fibres de verre, cette alimentation étant réalisée sans détériorer les fibres.
Une variante de l'invention telle que représentée à la fig. 7 con-15 siste en ce que la vis est remplacée par une tige sans filet et que cette tige ne tourne pas. En effet, dans le fourreau mobile 7 est montée une tige 47 délimitant avec ce fourreau une chambre annulaire 48 pour le passage de la matière à injecter. Cette tige 47 est solidaire de la plaque-butée 20 par l'intermédiaire d'une tige 49 de diamètre qua-20 siment égal au diamètre intérieur du fourreau mobile 7. Le vérin d'injection 50, formant les moyens d'actionnement du dispositif d'injection, se compose d'un cylindre 51 solidaire du second plateau 3 et d'un piston 52 traversant ce plateau 3 et solidaire de la plaque-butée 20. Dans cette variante, le dispositif d'alimentation 25 sous pression fonctionne de la même manière que précédemment, mais assure seul l'amenée de la matière dans la chambre 26 par passage de cette matière dans la chambre 48. Un tel dispositif permet de diminuer considérablement le cisaillement de la matière lors de son transfert de dispositif d'alimentation à la chambre 26 et, 30 ainsi, d'éviter la cassure des fibres lors de ce transfert. De plus, la tige 47 n'étant pas entraînée en rotation, les moyens d'actionnement du dispositif d'injection sont simplifiés.
Une autre variante de l'invention telle que représentée à la fig. 8 consiste en ce que la cuve ou trémie 8 porte, sur un de ses côtés, un 35 conduit 53 cylindrique débouchant dans la cuve et destiné à recevoir l'embouchure 54 d'un récipient d'alimentation 55, en forme de trémie, muni d'un couvercle 56 coulissant sous l'effet d'une vis 57 tournant dans un écrou 58 porté par un étrier 59 solidaire du récipient. Ainsi, il est possible, pour remplir la trémie ou cuve 8 en 40 matière à injecter, de pousser cette matière, contenue préalablement dans le récipient, par le couvercle 56 sous l'effet de la vis 57, le couvercle 56 empêchant le retour de la matière dans ce récipient lors de la compression effectuée par la plaque de compression 35. Le récipient 55 peut être rempli séparément par un dispositif annexe non 45 représenté, tel que par exemple un système à vis d'Archimède. Le dispositif selon cette variante permet d'éviter la manipulation de la matière pour son amenée dans la cuve 8.
R
5 feuilles dessins
Claims (15)
1. Dispositif d'injection de matières plastiques ou élastomères, comportant un fourreau fixe, un fourreau mobile coulissant intérieurement dans le fourreau fixe et délimitant avec lui une chambre à volume variable, un dispositif d'alimentation en matière porté par le fourreau mobile et débouchant à l'intérieur de celui-ci, un clapet d'ouverture et de fermeture d'un orifice de mise en communication de l'intérieur du fourreau mobile et de la chambre à volume variable et des moyens d'actionnement du fourreau mobile pour l'injection de la matière dans un moule, caractérisé en ce que des moyens de solidarisation relient le fourreau fixe (5) aux moyens d'actionnement, l'ensemble du dispositif d'injection pouvant être déplacé par rapport au moule.
2. Dispositif d'injection selon la revendication 1, caractérisé en ce que le fourreau fixe (5) est relié par les moyens de solidarisation à un premier plateau (2) portant les moyens d'actionnement.
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REVENDICATIONS
3. Dispositif d'injection selon la revendication2, caractérisé en ce que le premier plateau (2) est solidaire d'un second plateau (3) formant fond du vérin d'injection (14) des moyens d'actionnement.
4. Dispositif d'injection selon l'une des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que les moyens de solidarisation sont des plaques parallèles (6).
5. Dispositif d'injection selon la revendication 4, caractérisé en ce que la trémie d'alimentation (8) portée par le fourreau mobile (7) est située entre les plaques (6).
6. Dispositif d'injection selon l'une des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que le fourreau mobile (7) est solidarisé au piston du vérin d'injection (14) des moyens d'actionnement par des vérins (22).
7. Dispositif d'injection selon l'une des revendications I à 6, caractérisé en ce que le dispositif d'alimentation se compose d'une cuve (8) débouchant dans le fourreau mobile (7) et portant un dispositif de compression de la matière dans la cuve.
8. Dispositif d'injection selon la revendication 7, caractérisé en ce que le dispositif de compression est formé d'une plaque de compression (35) mue par un vérin (38) porté par la cuve (8).
9. Dispositif d'injection selon l'une des revendications 7 ou 8, caractérisé en ce que le dispositif de compression est escamotable par rapport à la cuve (8).
10. Dispositif suivant la revendication 9, caractérisé en ce que le vérin (38) est solidaire d'un plateau coulissant (39) dans des guides (40) fixés à la cuve (8).
11. Dispositif d'injection selon l'une des revendications 8 à 10, caractérisé en ce que la plaque de compression (35) porte sur son pourtour un joint d'étanchéité (36) destiné à venir s'appliquer contre les parois intérieures de la cuve (8).
12. Dispositif d'injection selon l'une des revendications 8 à 11, caractérisé en ce que la cuve (8) porte un contacteur (45) de limitation du mouvement de descente de la plaque de compression (35) dans la cuve (8).
13. Dispositif d'injection selon l'une des revendications 7 à 12, caractérisé en ce que la cuve (8) porte, de manière amovible, un récipient d'alimentation (55), à couvercle coulissant (56).
14. Dispositif d'injection selon l'une des revendications 1 à 13, caractérisé en ce que le fourreau mobile (7) entoure une vis de malaxage (9) d'amenée de la matière de la cuve (8) à la chambre à volume variable(26) et formant clapet avec le fourreau mobile.
15. Dispositif d'injection selon l'une des revendications 1 à 13, caractérisé en ce que le fourreau mobile (7) renferme une tige coulissante (47) délimitant une chambre (48) annulaire de passage de la matière et formant clapet avec celui-ci.
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